一種二氧化鈦及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二氧化鈦及其制備方法和應(yīng)用，將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1：0.2：1：0.1配制成混合溶液，0.5～100克硫酸氧鈦和10～1000毫升混合溶液混合均勻，在80～200℃下反應(yīng)1～7天；生成的產(chǎn)物經(jīng)甲醇充分洗滌后，在50～100℃下常壓干燥1～40h，得到二氧化鈦催化材料。本發(fā)明不僅操作簡便、成本低、可以大量合成二氧化鈦，而且制備的二氧化鈦催化材料為銳鈦礦相，比表面達400m2/g以上，純度高、催化活性高、性能穩(wěn)定，在可見光照射條件下12小時對甲苯和二甲苯的降解率達80%以上，對甲醛的降解率達90%以上。
【專利說明】一種二氧化鈦及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備和應(yīng)用領(lǐng)域，更具體涉及一種二氧化鈦及其制備方法和其在降解甲醛和苯系物中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]室內(nèi)環(huán)境中的揮發(fā)性有機物，特別是甲醛和苯系物等對人體的危害極大。目前，研究者多采用吸附和催化的方式降低室內(nèi)環(huán)境中的甲醛和苯系物。高活性二氧化鈦由于其具有較大的比表面積，較窄的孔徑分布，表面的特殊結(jié)構(gòu)和自分散性能成為催化降解室內(nèi)環(huán)境揮發(fā)性有機物的理想材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種二氧化鈦及其制備方法和應(yīng)用，不僅操作簡便、成本低、可以大量合成二氧化鈦，而且制備的二氧化鈦催化材料為銳鈦礦相，比表面達400 m2/g以上，純度高、催化活性高、性能穩(wěn)定，在可見光照射條件下12小時對甲苯和二甲苯的降解率達80%以上，對甲醛的降解率達90%以上。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1:0.2:1:0.1配制成混合溶液，0.5?100克硫酸氧鈦和10?1000毫升混合溶液混合均勻，在80?200°C下反應(yīng)I?7天；生成的產(chǎn)物經(jīng)甲醇充分洗滌后，在50?100°C下常壓干燥I?40h，得到二氧化鈦催化材料。
[0005]所述的固體堿為燒堿或氫氧化鉀。
[0006]所述的醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、甘油中的一種。
[0007]制得的二氧化鈦為銳鈦礦相，比表面積> 400 m2/g，粒徑為5?12 nm，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。
[0008]制得的二氧化鈦用于降解甲醛和苯系物，在可見光照射條件下12小時對甲苯和二甲苯的降解率達80%以上，對甲醛的降解率達90%以上，且性能穩(wěn)定。
[0009]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:在較低溫度下和不添加任何表面活性劑和模板劑的條件下，用簡單的方法制備出了可降解甲醛和苯系物的高活性二氧化鈦催化材料。制備的高活性二氧化鈦為銳鈦礦相，其比表面達400 m2/g以上，粒徑為5?12 nm，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。由于其表面含有大量的羥基，因此具有較好的自分散性能。與純的二氧化鈦相比，N摻雜的樣品出現(xiàn)了吸收邊的紅移，N2p和O2p軌道發(fā)生混雜形成新的價帶，價帶位置向?qū)恢眠w移，禁帶寬度減小，電子在光激發(fā)的情況下由價帶躍遷到導帶的能量降低，在可見光照射條件下12小時對甲苯和二甲苯的降解率達80%以上，對甲醛的降解率達90%以上，且性能穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明制得的二氧化鈦的X射線粉末衍射圖。
[0011]圖2是本發(fā)明制得的二氧化鈦的透射電鏡照片。
[0012]圖3是本發(fā)明制得的二氧化鈦的氮氣吸脫附等溫曲線圖。
[0013]圖4是本發(fā)明制得的二氧化鈦的甲苯，二甲苯和甲醛的催化降解性能圖。

【具體實施方式】
[0014]將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1:0.2:1:0.1配制成混合溶液，0.5?100克硫酸氧鈦和10?1000毫升混合溶液混合均勻，在80?200°C下反應(yīng)I?7天；生成的產(chǎn)物經(jīng)甲醇充分洗滌后，在50?100°C下常壓干燥I?40h，得到二氧化鈦催化材料。
[0015]所述的固體堿為燒堿或氫氧化鉀。
[0016]所述的醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、甘油中的一種。
[0017]制得的二氧化鈦為銳鈦礦相，比表面積> 400 m2/g，粒徑為5?12 nm，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。
[0018]制得的二氧化鈦用于降解甲醛和苯系物的測試方法:取甲苯、二甲苯、甲醇溶液0.02 mL作為釋放源，分別置入有機揮發(fā)氣體采集倉內(nèi)，倉內(nèi)溫度23°C，濕度30%，放置30min濃度達到平衡；開啟可見光和循環(huán)風，光源為50個波長為458 nm的藍色發(fā)光二極管。二氧化鈦催化劑用水均勻地涂在正方形玻璃片上烘干置于二極管上部，反應(yīng)器為密閉的容器。采用萬用氣體檢測儀分別測定不同條件下二甲苯、甲苯，甲醛的濃度變化。經(jīng)測試制備的高活性二氧化鈦催化材料在可見光照射條件下12小時對甲苯和二甲苯的降解率達80%以上，對甲醛的降解率達90%以上，且性能穩(wěn)定。
[0019]實施例1
將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1:0.2:1:0.1配制成混合溶液，50克硫酸氧鈦和500毫升混合溶液混合均勻，在100°C下反應(yīng)2天；生成的產(chǎn)物經(jīng)過甲醇充分洗滌后，在50°C下常壓干燥20h得到最終得到高活性二氧化鈦催化材料。
[0020]所述的醇類為甲醇。
[0021]所述的固體堿為燒堿。
[0022]所述的多氯甲烷為二氯甲烷。
[0023]制得的高活性二氧化鈦催化材料在可見光照射條件下12小時對甲苯的降解率達84%，對二甲苯的降解率達81%，對甲醛的降解率達92%，且性能穩(wěn)定。其比表面達412 m2/g，粒徑為8 nm左右，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種二氧化鈦的制備方法，其特征在于:將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1:0.2:1:0.1配制成混合溶液，0.5?100克硫酸氧鈦和10?1000毫升混合溶液混合均勻，在80?200°C下反應(yīng)I?7天；生成的產(chǎn)物經(jīng)甲醇充分洗滌后，在50?100°C下常壓干燥I?40h，得到二氧化鈦催化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦的制備方法，其特征在于:所述的固體堿為燒堿或氫氧化鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦的制備方法，其特征在于:所述的醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、甘油中的一種。
4.一種如權(quán)利要求1所述的方法制得的二氧化鈦，其特征在于:制得的二氧化鈦為銳鈦礦相，比表面積> 400 m2/g，粒徑為5?12 nm，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。
5.—種如權(quán)利要求1所述的方法制得的二氧化鈦的應(yīng)用，其特征在于:制得的二氧化鈦用于降解甲醛和苯系物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于:制得的二氧化鈦在可見光照射條件下12小時對甲苯和二甲苯的降解率達80%以上，對甲醛的降解率達90%以上，且性能穩(wěn)定。
【文檔編號】B01J21/06GK104261469SQ201410559421
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】魏明燈, 鄧其馨 申請人:福州大學